產品結構設計·兒童陪伴機器人結構設計分析

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本文將結合兒童陪伴機器人例項,分享在做這個專案過程中的一些問題點,希望對大家有所幫助。

產品ID素材

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材料及壁厚

在這個專案材料的選擇上主體是ABS,部分材料是PC,還用到了鐵氟龍,矽膠等;殼體的厚度是2。5mm。

前後殼

這款產品主體部分分成上下殼,而在兒童型產品對結構強度以及刮手方面有很嚴格的要求,所以上下殼設計上需要特別注意。

主體

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前殼部分截圖1

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從圖片上看到採用了止口槽來固定下殼,止口槽相對於反插骨的優點是止口槽將殼體很好的固定在槽裡面,每部分收到的固定力是相同的,不會由於殼料的輕微變形相對應的地方沒有反插骨導致殼料刮手。

同時我們也能從圖片上看到反插骨,反插骨在這個地方的用處完全是結構性加強跌落中的強度。前殼上有工字型反插骨相對應的後殼上也會有相同的反插骨,如下圖

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這樣做是防止跌落變形後單個反插骨斷裂,這個是雙重保險,同時反插骨自身的強度也是加強了。

我們回到前殼部分截圖1上,上面有兩個圓柱,頂端有兩個圓柱,這個是方便裝配,裝配有導向作用,同時也有跌落殼體變形有支撐作用。

前殼正面部分孔的作用介紹(如下圖),圖中顯示屏沉孔中的兩個穿孔也是為了減少殼體自身重量。

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本案例固定上下殼選擇了卡扣跟螺絲的結合,最大程度上保證外觀的漂亮與結構的強,同時還保證裝配上的效率。

前殼背面整體

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螺絲跟卡扣位置的選擇

一個電子產品我們為了保證上下殼的縫隙嚴絲合縫,我們在選擇卡扣或者螺絲的距離上一般取值區間在40-60mm(也有極端情況)。但是我們卡扣或者螺絲固定位置一定要從產品的頂端開始做。比如這個案例我們的最下面的卡勾就是在尾部,透過上下殼的卡扣來保證殼體的縫隙。我們不能以底部腳(另一個零件)來想著固定上下殼的縫隙,有兩個方面的原因,一個是指令碼身比較大,自身也會有相應的變形,會導致上下殼的縫隙沒辦法很好的控制。另一個是上下殼也會有變形,我們的腳零件沒辦法很好的控制上下殼的變形導致的縫隙。

我們的兩個螺絲柱就選在左右手的結合處,一個考慮到側面跌落對上下殼造成很大的衝擊,另外一個也是出於對上下殼縫隙的考慮。

螺絲柱上方就是頂部有三個卡扣(有一個卡扣沒有被我標註出來),這三個卡扣的位置就遵循的是卡扣的距離尺寸了。

顯示屏的凹

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一般的顯示屏自身尺寸公差都在±0。2mm,在裝配殼體上也會有公差,較為安全的尺寸選擇的是顯示屏邊到塑膠殼體的距離是0。3-0。5mm,前期因為考慮到裝配順序是先裝了顯示屏,再裝裝飾圈,最後裝tp,為了tp與顯示屏邊框較均勻,這個案例選擇了極限公差,顯示屏與殼體的間隙0。2mm。(四個角被裝飾圈壓住了,所以出於這個才考慮這個裝配順序。不過在後面量產的裝配順序還是改成了tp與顯示屏先貼合,再一起裝配到殼體上)

回到這個截圖上,我們顯示屏的凹槽會拔模,考慮到拔模會加大與顯示屏的間隙,我們採用了部分割槽域沒有拔模直接出模。結合圖4,我們在顯示屏凹槽的四個角加了加強筋,在跌落過程中最大程度的保證顯示屏凹槽不會變形。

前殼元件背

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我們看到左右手(或者左右耳燈,我們內建了七彩燈在裡面)基本相同,沒法做裝配上的防呆,就直接做了左右字母區別。左右手是可以人手開啟一定的角度,同時不會自己掉下來,我們看一下詳細的手部結構。

手部結構

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我們的轉動部分在上方,考慮到手本來重量較重,所以小的摩擦力會在手開啟後自己落下來,於是我們需要阻力較大的力,就用塑膠間的摩擦來解決這個問題。但是在開啟次數多了也會自己落下來,於是就加入了鐵氟龍墊片。本來後面的固定架需要做個彈力臂來做這個地方的結構,但是彈力臂的強度沒有整個塑膠強,這裡如果跌落的話會將彈力臂折斷。於是想著塑膠支架本身有形變,就沒有用彈力臂來做這塊結構。

這個手還兼具一個發光的作用,於是在材料的選擇上用了pc(也是考慮到pc耐磨性比透明abs更好,就沒有用透明abs)加入熒光粉。在專案的進行中遇到了手下殼反光到手上殼上,燈的板子固定在上殼上,結果有燈板陰影,最後在裡面貼了遮光紙。(沒有選擇噴遮光油是綜合了兩者的成本考慮而來)

前殼元件前

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裝飾

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TP的觸控區域要大於顯示屏的顯示區域,每邊大於0。5mm

這個案例是將整個裝飾圈拆下來了,整體較為薄弱,會導致在尺寸控制上有困難。在模具廠的選擇上需要強調這點,或者選擇另外的拆件方式來做補強。我們在後期的量產中就遇到這個尺寸難控制的問題,尺寸沒控制好會導致tp跟裝飾圈的間隙大能看到tp下面的塑膠殼或者tp裝不下的問題,還有裝飾圈跟前殼的間隙也會難控制。需要模具廠的配合將尺寸控制穩定下來,不然對產品很不利。

同時裝飾圈是前面殼的延伸,所以在裝飾圈的邊緣部分會比較薄,我們要保證裝飾圈最薄的地方大於或者等於0。3mm(如下圖)便於生產,如果能更厚一點更方便生產,外觀可以接受的情況下。

裝飾圈與前殼的剖

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TP與顯示屏

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TP與顯示屏是框貼組合,TP與顯示屏的間距是0。3mm,為了接近全貼的效果,所以距離較近。保證了顯示屏與TP的間距是0。5mm,可以預防在使用過程中由於壓力導致TP與顯示屏之間區域性貼合在一起。如果顯示屏的尺寸加大了需要加大兩者的距離,具體可以諮詢顯示屏廠家或者TP廠家,他們會給一定的建議值。

本案例TP與裝飾圈的距離是0。2mm,保證裝配在裡面是邊緣間隙較為均勻。

後殼元件

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喇叭孔

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為了音效更好,我們在音腔上增加了震動板。喇叭孔的出音面積儘可能的大,同時喇叭距離外殼的距離需要儘可能的均勻保證出音的效果。如果喇叭的距離跟外殼落差較大會有音質的干擾,因為聲音傳出來的時間不同。

喇叭在音腔裡面的擺放(如下圖),喇叭離殼體的距離是儘量相同。

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一個完美的專案是由很多很小的細節組成的,在這裡分享的一些點主要是我感覺容易忽略,希望大家能夠在後續的專案中避免遇到我遇到的問題,同時希望對大家今後的工作有所啟發。